Redis集群

Redis集群

• Redis 单副本
• Redis 多副本(主从)
• Redis Sentinel(哨兵)
• Redis Cluster

Redis 单副本

Redis 单副本，采用单个 Redis 节点部署架构，没有备用节点实时同步数据，不提供数据持久化和备份策略，适用于数据可靠性要求不高的纯缓存业务场景。

优点

• 架构简单，部署方便
• 高性价比，缓存使用时无需备用节点(单实例可用性可以用 supervisor 或 crontab 保证)

缺点

• 不保证数据的可靠性
• 在缓存使用，进程重启后，数据丢失，即使有备用的节点解决高可用性，但是仍然不能解决缓存预热问题，因此不适用于数据可靠性要求高的业务
• 受限于单核 CPU 的处理能力(Redis 是单线程机制)，所以适合操作命令简单，排序、计算较少的场景

Redis 主从

Redis 多副本，采用主从(replication)部署结构，相较于单副本而言最大的特点就是主从实例间数据实时同步，并且提供数据持久化和备份策略。主从实例部署在不同的物理服务器上，根据公司的基础环境配置，可以实现同时对外提供服务和读写分离策略。

优点

• 采用双机主备架构，能够在主库出现故障时自动进行主备切换，从库提升为主库提供服务，保证服务平稳运行
• 开启数据持久化功能和配置合理的备份策略，能有效的解决数据误操作和数据异常丢失的问题
• 读写分离策略：从节点可以扩展主库节点的读能力，有效应对大并发量的读操作
• Slave同样可以接受其它Slaves的连接和同步请求，这样可以有效的分载Master的同步压力
• Master Server是以非阻塞的方式为Slaves提供服务。所以在Master-Slave同步期间，客户端仍然可以提交查询或修改请求
• Slave Server同样是以非阻塞的方式完成数据同步。在同步期间，如果有客户端提交查询请求，Redis则返回同步之前的数据

缺点

• Redis不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。
• 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性。
• Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

Redis Sentinel(哨兵)

Redis Sentinel 是社区版本推出的原生高可用解决方案，其部署架构主要包括两部分：Redis Sentinel 集群和 Redis 数据集群。其中 Redis Sentinel 集群是由若干 Sentinel 节点组成的分布式集群，可以实现故障发现、故障自动转移、配置中心和客户端通知。

优点

• 哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有。
• 主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高。

缺点

• Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

Redis Cluster

Redis Cluster 是社区版推出的 Redis 分布式集群解决方案，主要解决 Redis 分布式方面的需求，比如，当遇到单机内存，并发和流量等瓶颈的时候，Redis Cluster 能起到很好的负载均衡的目的。

Redis Cluster 集群节点最小配置 6 个节点以上(3 主 3 从)，其中主节点提供读写操作，从节点作为备用节点，不提供请求，只作为故障转移使用。

Redis Cluster 采用虚拟槽分区，所有的键根据哈希函数映射到 0～16383 个整数槽内，每个节点负责维护一部分槽以及槽所印映射的键值数据。

优点

• 无中心架构
• 数据按照 slot 存储分布在多个节点，节点间数据共享，可动态调整数据分布
• 可扩展性：可线性扩展到 1000 多个节点，节点可动态添加或删除
• 高可用性：部分节点不可用时，集群仍可用。通过增加 Slave 做 standby 数据副本，能够实现故障自动 failover，节点之间通过 gossip 协议交换状态信息，用投票机制完成 Slave 到 Master 的角色提升
• 降低运维成本，提高系统的扩展性和可用性

缺点

• 数据通过异步复制，不保证数据的强一致性
• Slave 在集群中充当“冷备”，不能缓解读压力，当然可以通过 SDK 的合理设计来提高 Slave 资源的利用率
• Key 批量操作限制，如使用 mset、mget 目前只支持具有相同 slot 值的 Key 执行批量操作。对于映射为不同 slot 值的 Key 由于 Keys 不支持跨 slot 查询，所以执行 mset、mget、sunion 等操作支持不友好
• Key 事务操作支持有限，只支持多 key 在同一节点上的事务操作，当多个 Key 分布于不同的节点上时无法使用事务功能
• Key 作为数据分区的最小粒度，不能将一个很大的键值对象如 hash、list 等映射到不同的节点
• 复制结构只支持一层，从节点只能复制主节点，不支持嵌套树状复制结构
• 避免产生 hot-key，导致主库节点成为系统的短板
• 避免产生 big-key，导致网卡撑爆、慢查询等

参考

1. Redis集群的5种使用方式
2. redis的三种集群方式
3. Redis第7课：Redis Sentinel 部署